【具体实施方式】
本发明可以在DCS(Distributed Control System,DCS)、PLC(ProgrammableLogic Controller,PLC)、单片机或计算机上编程实现。为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
请参阅图1,其是本发明火电机组主蒸汽压力闭环节能控制方法一种实施例的流程图。
一种火电机组主蒸汽压力闭环节能控制方法,包括步骤:
S101:获取火电机组当前采集时刻的主蒸汽压力设定值、机组负荷指令、汽机主控指令和CCS方式值;
在采集时刻到来之后,采集并获取火电机组当前采集时刻的主蒸汽压力设定值、机组负荷指令、汽机主控指令以及CCS方式值等参数。进一步地,还可以获取上一采集时刻的输入偏差。
其中,CCS方式包括汽机跟随方式和锅炉跟随方式,所述CCS方式值为用于表征CCS方式的数值。
S102:利用预设的负荷指令与汽轮机调门开度关系曲线计算获得在所述机组负荷指令下对应的汽轮机调门开度目标值;
根据预设的已经优化好的机组滑压曲线运行工况下的负荷指令与汽轮机调门开度关系曲线和所述机组负荷指令,计算获得所述机组负荷指令下对应的汽轮机调门开度目标值。
在计算的过程当中需要避开汽轮机调门开度目标值落入汽轮机调门重叠处。在升负荷过程中,当汽轮机调门开度目标值落入汽轮机调门重叠处时,保持汽轮机调门开度目标值为进入汽轮机调门重叠处之前的值不变,直到升负荷越过汽轮机调门重叠处后为止;在降负荷过程中,当汽轮机调门开度目标值落入汽轮机调门重叠处时,保持汽轮机调门开度目标值为进入汽轮机调门重叠处之前的值不变,直到降负荷越过汽轮机调门重叠处后为止。
S103:根据所述汽轮机主控指令与所述汽轮机调门开度目标值获得当前采集时刻的输入偏差;
将所述汽轮机主控指令与所述汽轮机调门开度目标值进行对比获得汽轮机主控指令与汽轮机调门开度目标值的差值,然后将所述差值判定为当前采集时刻的输入偏差。
S104:将当前采集时刻的输入偏差、上一采集时刻的输入偏差以及所述CCS方式值代入预设的积分模型计算获得主蒸汽压力偏置值;
所述积分模型的原型描述如下:
I_out=I(e,en-1,I_outn-1,T,TS,TR,Ti,LL,HL)
积分模型的原型分2种情况进行运算:
第1中情况为TS=1时,则
I_out=TR;
第2中情况为当TS=0时,则
其中,e为输入偏差;en-1为上一采集时刻的输入偏差;I_outn-1为上一采集时刻计算得到的主蒸汽压力偏置值;T为采集间隔时间常数,选取范围为0.1秒~1秒;TS为跟踪开关输入;TR为跟踪数值输入;Ti为积分时间常数,该参数为可调参数,根据调节的速度需要进行整定,本实施例中整定为300秒;HL为输出高限参数;LL为输出低限参数。
在DCS组态回路中,可以使用DCS的PID运算块来实现积分函数计算功能。本实施例中,主蒸汽压力偏置值按下式进行积分函数计算:
TPSP_BLAS=I(e,en-1,TPSP_BLASn-1,T,ccs,0,Ti,f4(TPSP_OUTn-1),f5(TPSP_OUTn-1))
其中,TPSP_BIAS为当前采集时刻的主蒸汽压力偏置值,TPSP_BIASn-1为上一采集时刻的主蒸汽压力偏置值;TPSP_OUTn-1为上一采集时刻的主蒸汽压力设定输出值;f4(TPSP_outn-1)为分段线性插值函数,输出为积分运算的输出低限值LL,确保主蒸汽压力设定输出值不会低于滑压曲线的低限值;f5(TPSP_OUTn-1)为分段线性插值函数,输出为积分运算的输出高限值HL,确保主蒸汽压力设定输出值不会高于滑压曲线的高限值。
f4(TPSP_OUTn-1)计算如表1所示,由如下函数点通过分段线性插值计算:
f4(x)输入(TPSP_OUTn-1) |
9.7 |
10.7 |
24 |
25 |
f4(x)输出(LL) |
0 |
-1 |
-1 |
0 |
表1
f5(TPSP_OUTn-1)计算如表2所示,由如下函数点通过分段线性插值计算:
f4(x)输入(TPSP_OUTn-1) |
9.7 |
10.7 |
24 |
25 |
f4(x)输出(HL) |
0 |
1 |
1 |
0 |
表2
S105:将所述主蒸汽压力偏置值与所述主蒸汽压力设定值叠加生成主蒸汽压力设定输出值。
将步骤S104计算得到的主蒸汽压力偏置值叠加到主蒸汽压力设定值上,生成主蒸汽压力设定输出值。将所述主蒸汽压力设定输出值代替CCS系统的主蒸汽压力设定值,从而实现对滑压曲线的优化调整。
本发明通过获取火电机组当前采集时刻的主蒸汽压力设定值、机组负荷指令、汽机主控指令和CCS方式值,然后根据预设的已经优化好的机组滑压曲线运行工况下的负荷指令与汽轮机调门开度关系曲线,计算得到所述机组负荷指令下对应的汽轮机调门开度目标值。然后将汽轮机调门开度目标值与汽机主控指令进行比较获得输入偏差,并对所述输入偏差进行积分运算获得主蒸汽压力偏置值。最后将所述主蒸汽压力偏置值叠加到机炉协调控制系统(CCS)的主蒸汽压力设定值上,从而实现对滑压曲线的优化调整。本发明利用汽轮机调门开度来表征汽轮机进汽压力与进汽量的匹配关系并进行闭环控制,具有控制结构简单、直观和方便的特点。通过调整机组主蒸汽压力来对汽轮机调门开度进行闭环无差的控制,无论机组运行工况如何改变、运行参数如何变化,都能准确地控制汽轮机进汽压力与进汽量最佳匹配,使机组一直保持在最优主蒸汽压力下运行,达到理想的节能效果。
在一个实施例中,上述步骤S102,可以包括以下子步骤:
S201:依据所述负荷指令与汽轮机调门开度关系曲线获得与所述机组负荷指令对应的汽轮机调门开度初值;
根据预设的已经优化好的机组滑压曲线工况下的负荷指令与汽机主控指令的关系曲线,计算得到具体负荷指令下对应的汽轮机调门开度初值。其中所述汽轮机调门开度初值的计算公式如下:
TMD_SP=min(f1(MWD),max(TMD_SPn-1,f2(MWD)))
其中,TMD_SP为当前采集时刻的汽轮机调门开度初值,TMD_SPn-1为上一采集时刻计算获得的汽轮机调门开度目标值;MWD为机组负荷指令,f1(MWD)和f2(MWD)为两个分段线性插值函数,其参数设置根据已经优化好的机组滑压曲线工况下的负荷指令与汽机主控指令的关系曲线来进行,在负荷指令与汽机主控指令的关系曲线上,当汽轮机调门开度不在调门重叠处时,f1(MWD)和f2(MWD)的设置与负荷指令与汽机主控指令的关系曲线相同。当汽轮机调门开度在调门重叠处时,f1(MWD)的输出为该调门重叠处上端对应的汽机主控指令,f2(MWD)的输出为该调门重叠处下端对应的汽机主控指令。在设置f1(MWD)和f2(MWD)时,还必须保证f1(MWD)≥f2(MWD)
通过机组性能试验,可以得到机组热耗率最低的最佳滑压曲线,如图2和表3所示:
机组负荷指令/MW |
280 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
950 |
1000 |
主汽压力目标值/MPa |
9.7 |
14.7 |
17.8 |
18.5 |
19.3 |
22 |
25 |
25 |
25 |
表3
在该滑压曲线工况下的,机组负荷指令与汽机主控指令的关系如图3和表4所示:
机组负荷指令/MW |
280 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
950 |
1000 |
汽机主控指令/% |
65 |
65 |
65 |
75 |
85 |
85 |
85 |
94 |
98 |
表4
S202:当汽轮机调门开度初值未落入调门重叠处时,将所述汽轮机调门开度初值判定为汽轮机调门开度目标值;
在负荷指令与汽轮机调门开度的关系曲线上,当汽轮机调门开度初值为落入调门重叠处时,汽轮机调门开度目标值与所述汽轮机调门开度初值相等。此时,将步骤S201计算获得的所述汽轮机调门开度初值判定为汽轮机调门开度目标值。
S203:当汽轮机调门开度初值落入重叠处时,将进入调门重叠处之前的汽轮机调门开度初值判定为汽轮机调门开度目标值。
请参阅图4,其为一1000MW发电机组的汽轮机阀门配汽关系图,图中GV1~GV4分别为汽轮机的1~4号高压调节汽门。从该图可以看出,在汽机主控指令66%~72%范围内时,GV2的开度与GV1/GV4的开度存在着阀门重叠,而且GV2的开度较小,节流损失较重,在计算汽轮机调门开度目标值时,应避66%~72%;在汽机主控指令86%~92%范围内时,GV3的开度与GV2的开度存在着阀门重叠,而且GV3的开度较小,节流损失较重,在计算汽轮机调门开度目标值时,应避开86%~92%。
根据图3和图4,并避开阀门重叠度,确定分段线性插值函数f1(MWD)和f2(MWD)的计算参数,如图5、表5和表6所示:
f1(MWD)计算由如下函数点通过分段线性插值计算:
MWD |
280 |
400 |
500 |
520 |
520.1 |
600 |
700 |
800 |
900 |
910 |
910.1 |
950 |
1000 |
f1(MWD) |
65 |
65 |
65 |
65 |
72 |
75 |
85 |
85 |
85 |
85 |
92 |
94 |
98 |
表5
f2(MWD)计算由如下函数点通过分段线性插值计算:
MWD |
280 |
400 |
500 |
533 |
533.1 |
600 |
700 |
800 |
900 |
920 |
920.1 |
950 |
1000 |
f2(MWD) |
65 |
65 |
65 |
65 |
72.5 |
75 |
85 |
85 |
85 |
85 |
92.5 |
94 |
98 |
表6
通过依据所述负荷指令与汽轮机调门开度关系曲线获得与所述机组负荷指令对应的汽轮机调门开度初值,当汽轮机调门开度初值未落入调门重叠处时,将所述汽轮机调门开度初值判定为汽轮机调门开度目标值,当汽轮机调门开度初值落入重叠处时,将进入调门重叠处之前的汽轮机调门开度初值判定为汽轮机调门开度目标值。使得在滑压曲线优化调整过程中,同时兼顾对汽轮机调门开度的优化,避免汽轮机调门开度目标值落入调门重叠处,从而避免汽轮机调门落在调门重叠处运行,保证机组运行的安全和稳定性。
在一个实施例中,上述步骤S103可以包括以下子步骤:
S301:获取所述汽轮机主控指令与所述汽轮机调门开度目标值的调门开度差值,并根据所述调门开度差值利用预设插值模型计算获得调门开度控制偏差值;
将所述汽轮机主控指令与所述汽轮机调门开度目标值进行对比,获得汽轮机主控指令与所述汽轮机调门开度目标值的调门开度差值。
然后将所述调门开度差值代入预设的插值模型计算获得调门开度控制偏差值。其中所述插值模型为:TMD_e=f3(TMD-TMD_SP)
式中,TMD_e为调门开度控制偏差值,TMD为汽机主控指令,TMD_SP为汽轮机开度目标值,TMD-TMD_SP为调门开度差值;函数f3(TMD-TMD_SP)为实现控制偏差的死区、限幅设置的分段线性插值函数,具体设置如下:
f3(TMD-TMD_SP)计算由如下函数点通过分段线性插值计算:
TMD-TMD_SP |
-100 |
-1 |
-0.5 |
0 |
0.5 |
1 |
100 |
TMD_e |
-1 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
表7
S302:判断火电机组运行是否达到稳定状态,在火电机组运行达到稳定状态时,将所述调门开度控制偏差值判定为输入偏差。
判断火电机组的运行状态,即判断火电机组运行是否达到稳定状态。当火电机组运行达到稳定状态时,此时调门开度控制偏差值与输入偏差相等,将所述调门开度控制偏差值判定为输入偏差。
如果火电机组运行未达到稳定状态,则输入偏差置为0。
通过获取所述汽轮机主控指令与所述汽轮机调门开度目标值的调门开度差值,并根据所述调门开度差值利用预设插值模型计算获得调门开度控制偏差值;然后判定输入偏差前判断火电机组是否达到稳定状态,在火电机组运行达到稳定状态时,才将所述调门开度控制偏差值判定为输入偏差,从而避免了在火电机组运行未稳定时主蒸汽压力设定输出值不断变化而造成锅炉的不必要扰动,保证了机组的安全和稳定性。
在一个优选的实施例中,判断火电机组运行是否达到稳定状态可以包括以下步骤:
S401:获取当前采集时刻火电机组的主蒸汽压力目标值和实际主蒸汽压力;
采集并获取当前采集时刻火电机组的主蒸汽压力目标值和实际主蒸汽压力,并获取上一采集时刻主蒸汽压力设定输出值。
S402:如果所述主蒸汽压力设定值与所述主蒸汽压力目标值相等,且实际主蒸汽压力与上一采集时刻主蒸汽压力设定输出值的偏差绝对值小于预设门限值,且所述机组负荷指令保持稳定,则判定火电机组运行达到稳定状态。
火电机组运行达到稳定状态需要同时满足以下三个条件:
条件1,主蒸汽压力设定值与主蒸汽压力目标值相等;在DCS组态回路中,可以使用DCS的偏差计算块、绝对值计算块、低限值报警块来实现,如下式所述:
|TPSP_IN-TPSP|≤0.01MPa,其中TPSP_IN为主蒸汽压力设定值,TPTG为主蒸汽压力目标值。
条件2,实际主蒸汽压力与上一采集时刻主蒸汽压力设定输出值的偏差绝对值小于预设门限值,本实施例中,所述门限值优选为0.15MPa,如下式所述:
|TP-TPSP_OUTn-1|≤0.15MPa,其中TP为实际主蒸汽压力,TPSP_OUTn-1为上一采集时刻主蒸汽设定输出值。
条件3,机组负荷指令保持稳定,用下式来表达:
|d(MWD)/dt|≤0.001MW。在DCS组态回路中,可以使用DCS的微分计算块、绝对值计算块、低限值报警块来实现,微分计算块的传递函数为KdS/(TdS+1),Kd为微分增益,取值为60;Td为微分时间常数,取值为60;S为普拉普拉斯算子。
在所述主蒸汽压力设定值与所述主蒸汽压力目标值相等,且实际主蒸汽压力与上一采集时刻主蒸汽压力设定输出值的偏差绝对值小于预设门限值,且所述机组负荷指令保持稳定时,则可说明火电机组运行达到了稳定状态,此时判定火电机组运行达到稳定状态。
通过获取当前采集时刻火电机组的主蒸汽压力目标值和实际主蒸汽压力,然后在所述主蒸汽压力设定值与所述主蒸汽压力目标值相等,且实际主蒸汽压力与上一采集时刻主蒸汽压力设定输出值的偏差绝对值小于预设门限值,且所述机组负荷指令保持稳定时,判定火电机组运行达到稳定状态。实际主蒸汽压力容易采集,使得判断火电机组是否达到稳定状态的步骤更容易实现,更加准确地判断火电机组的运行状态。
在一个最佳实施例中,其逻辑示意图如图6所示,实现方法包括上述步骤S101至S402,具体实施过程参考上述步骤,此处不再赘述。
请参阅图7,其是为本发明火电机组主蒸汽压力闭环节能控制系统一种实施例的结构框图。
一种火电机组主蒸汽压力闭环节能控制系统,包括:
第一获取模块701,用于获取火电机组当前采集时刻的主蒸汽压力设定值、机组负荷指令、汽机主控指令和CCS方式值;
在采集时刻到来之后,第一获取模块701采集并获取火电机组当前采集时刻的主蒸汽压力设定值、机组负荷指令、汽机主控指令以及CCS方式值等参数。进一步地,第一获取模块701还可以获取上一采集时刻的输入偏差。
其中,CCS方式包括汽机跟随方式和锅炉跟随方式,所述CCS方式值为用于表征CCS方式的数值。
调门开度目标值计算模块702,用于利用预设的负荷指令与汽轮机调门开度关系曲线计算获得在所述机组负荷指令下对应的汽轮机调门开度目标值;
根据预设的已经优化好的机组滑压曲线运行工况下的负荷指令与汽轮机调门开度关系曲线和所述机组负荷指令,调门开度目标值计算模块702计算获得所述机组负荷指令下对应的汽轮机调门开度目标值。
调门开度目标值计算模块702在计算的过程当中需要避开汽轮机调门开度目标值落入汽轮机调门重叠处。在升负荷过程中,当汽轮机调门开度目标值落入汽轮机调门重叠处时,调门开度目标值计算模块702保持汽轮机调门开度目标值为进入汽轮机调门重叠处之前的值不变,直到升负荷越过汽轮机调门重叠处后为止;在降负荷过程中,当汽轮机调门开度目标值落入汽轮机调门重叠处时,调门开度目标值计算模块702保持汽轮机调门开度目标值为进入汽轮机调门重叠处之前的值不变,直到降负荷越过汽轮机调门重叠处后为止。
输入偏差计算模块703,用于根据所述汽轮机主控指令与所述汽轮机调门开度目标值获得当前采集时刻的输入偏差;
输入偏差计算模块703将所述汽轮机主控指令与所述汽轮机调门开度目标值进行对比获得汽轮机主控指令与汽轮机调门开度目标值的差值,然后输入偏差计算模块703将所述差值判定为当前采集时刻的输入偏差。
偏置值计算模块704,用于将当前采集时刻的输入偏差、上一采集时刻的输入偏差以及所述CCS方式值代入预设的积分模型计算获得主蒸汽压力偏置值;
根据当前采集时刻的输入偏差、上一采集时刻的输入偏差以及所述CCS方式值,偏置值计算模块704利用预设的积分模型计算获得主蒸汽压力偏置值。
所述积分模型的原型描述如下:
I_out=I(e,en-1,I_outn-1,T,TS,TR,Ti,LL,HL)
积分模型的原型分2种情况进行运算:
第1中情况为TS=1时,则
I_out=TR;
第2中情况为当TS=0时,则
其中,e为输入偏差;en-1为上一采集时刻的输入偏差;I_outn-1为上一采集时刻计算得到的主蒸汽压力偏置值;T为采集间隔时间常数,选取范围为0.1秒~1秒;TS为跟踪开关输入;TR为跟踪数值输入;Ti为积分时间常数,该参数为可调参数,根据调节的速度需要进行整定,本实施例中整定为300秒;HL为输出高限参数;LL为输出低限参数。
在DCS组态回路中,偏置值计算模块704可以使用DCS的PID运算块来实现积分函数计算功能。本实施例中,主蒸汽压力偏置值按下式进行积分函数计算:
TPSP_BLAS=I(e,en-1,TPSP_BLASn-1,T,ccs,0,Ti,f4(TPSP_OUTn-1),f5(TPSP_OUTn-1)),
其中,TPSP_BIAS为当前采集时刻的主蒸汽压力偏置值,TPSP_BIASn-1为上一采集时刻的主蒸汽压力偏置值;TPSP_OUTn-1为上一采集时刻的主蒸汽压力设定输出值;f4(TPSP_outn-1)为分段线性插值函数,输出为积分运算的输出低限值LL,确保主蒸汽压力设定输出值不会低于滑压曲线的低限值;f5(TPSP_OUTn-1)为分段线性插值函数,输出为积分运算的输出高限值HL,确保主蒸汽压力设定输出值不会高于滑压曲线的高限值。f4(TPSP_OUTn-1)计算如表1所示,f5(TPSP_OUTn-1)计算如表2所示。
叠加模块705,用于将所述主蒸汽压力偏置值与所述主蒸汽压力设定值叠加生成主蒸汽压力设定输出值。
将偏置值计算模块704计算得到的主蒸汽压力偏置值通过叠加模块705叠加到主蒸汽压力设定值上,生成主蒸汽压力设定输出值。最后,叠加模块705将所述主蒸汽压力设定输出值代替CCS系统的主蒸汽压力设定值,从而实现对滑压曲线的优化调整。
本发明通过第一获取模块701获取火电机组当前采集时刻的主蒸汽压力设定值、机组负荷指令、汽机主控指令和CCS方式值,然后通过调门开度目标值计算模块702根据预设的已经优化好的机组滑压曲线运行工况下的负荷指令与汽轮机调门开度关系曲线,计算得到所述机组负荷指令下对应的汽轮机调门开度目标值。之后通过输入偏差计算模块703将汽轮机调门开度目标值与汽轮机主控指令进行比较获得输入偏差,并通过偏置值计算模块704对所述输入偏差进行积分运算获得主蒸汽压力偏置值。最后通过叠加模块705将所述主蒸汽压力偏置值叠加到机炉协调控制系统(CCS)的主蒸汽压力设定值上,从而实现对滑压曲线的优化调整。本发明利用汽轮机调门开度来表征汽轮机进汽压力与进汽量的匹配关系并进行闭环控制,具有控制结构简单、直观和方便的特点。通过调整机组主蒸汽压力来对汽轮机调门开度进行闭环无差的控制,无论机组运行工况如何改变、运行参数如何变化,都能准确地控制汽轮机进汽压力与进汽量最佳匹配,使机组一直保持在最优主蒸汽压力下运行,达到理想的节能效果。
在一个实施例中,上述调门开度目标值计算模块,可以包括以下子模块:
调门开度初值计算模块,用于依据所述负荷指令与汽轮机调门开度关系曲线获得与所述机组负荷指令对应的汽轮机调门开度初值;
调门开度初值计算模块根据预设的已经优化好的机组滑压曲线工况下的负荷指令与汽机主控指令的关系曲线,计算得到具体负荷指令下对应的汽轮机调门开度初值。其中所述汽轮机调门开度初值的计算公式如下:
TMD_SP=min(f1(MWD),max(TMD_SPn-1,f2(MWD)))
其中,TMD_SP为当前采集时刻的汽轮机调门开度初值,TMD_SPn-1为上一采集时刻计算获得的汽轮机调门开度目标值;MWD为机组负荷指令,f1(MWD)和f2(MWD)为两个分段线性插值函数,其参数设置根据已经优化好的机组滑压曲线工况下的负荷指令与汽机主控指令的关系曲线来进行,在负荷指令与汽机主控指令的关系曲线上,当汽轮机调门开度不在调门重叠处时,f1(MWD)和f2(MWD)的设置与负荷指令与汽机主控指令的关系曲线相同。当汽轮机调门开度在调门重叠处时,f1(MWD)的输出为该调门重叠处上端对应的汽机主控指令,f2(MWD)的输出为该调门重叠处下端对应的汽机主控指令。在设置f1(MWD)和f2(MWD)时,还必须保证f1(MWD)≥f2(MWD)。
在一个实施例中,通过机组性能试验,可以得到机组热耗率最低的最佳滑压曲线,如图2和表3所示。在该滑压曲线工况下的,机组负荷指令与汽机主控指令的关系如图3和表4所示。
第一判定模块,用于在汽轮机调门开度初值未落入调门重叠处时,将所述汽轮机调门开度初值判定为汽轮机调门开度目标值;
在负荷指令与汽轮机调门开度的关系曲线上,当汽轮机调门开度初值为落入调门重叠处时,汽轮机调门开度目标值与所述汽轮机调门开度初值相等。此时,第一判定模块将调门开度初值计算模块计算获得的所述汽轮机调门开度初值判定为汽轮机调门开度目标值。
第二判定模块,用于在汽轮机调门开度初值落入调门重叠处时,将进入调门重叠处之前的汽轮机调门开度初值判定为汽轮机调门开度目标值。
当汽轮机调门开度初值落入调门重叠处时,如果将该汽轮机调门开度初值判定为汽轮机调门开度目标值,则会导致汽轮机调门落在调门重叠处运行,从而导致机组运行不稳定。此时,通过第二判定模块将进入调门重叠处之前的汽轮机调门开度初值判定为汽轮机调门开度目标值,从而避免汽轮机调门落在调门重叠处运行。
请参阅图4,其为某一发电机组的汽轮机阀门配汽关系图,图中GV1~GV4分别为汽轮机1~4号高压调节汽门。从该图可以看出,在汽机主控指令66%~72%范围内时,GV2的开度与GV1/GV4的开度存在着阀门重叠,而且GV2的开度较小,节流损失较重,在计算汽轮机调门开度目标值时,应避66%~72%;在汽机主控指令86%~92%范围内时,GV3的开度与GV2的开度存在着阀门重叠,而且GV3的开度较小,节流损失较重,在计算汽轮机调门开度目标值时,应避开86%~92%。
根据图3和图4,并避开阀门重叠度,确定分段线性插值函数f1(MWD)和f2(MWD)的计算参数,如图5、表5和表6所示。
通过调门开度初值计算模块依据所述负荷指令与汽轮机调门开度关系曲线获得与所述机组负荷指令对应的汽轮机调门开度初值,当汽轮机调门开度初值未落入调门重叠处时,第一判定模块将所述汽轮机调门开度初值判定为汽轮机调门开度目标值,当汽轮机调门开度初值落入重叠处时,第二判定模块将进入调门重叠处之前的汽轮机调门开度初值判定为汽轮机调门开度目标值。使得在滑压曲线优化调整过程中,同时兼顾对汽轮机调门开度的优化,避免汽轮机调门开度目标值落入调门重叠处,从而避免汽轮机调门落在调门重叠处运行,保证机组运行的安全和稳定性。
在一个实施例中,上述输入偏差计算模块,可以包括以下子模块:
控制偏差值计算模块,用于获取所述汽轮机主控指令与所述汽轮机调门开度目标值的调门开度差值,并根据所述调门开度差值利用预设插值模型计算获得调门开度控制偏差值;
控制偏差值计算模块将所述汽轮机主控指令与所述汽轮机调门开度目标值进行对比,获得汽轮机主控指令与所述汽轮机调门开度目标值的调门开度差值。
然后控制偏差值计算模块将所述调门开度差值代入预设的插值模型计算获得调门开度控制偏差值。其中所述插值模型为:TMD_e=f3(TMD-TMD_SP),其中,TMD_e为调门开度控制偏差值,TMD为汽机主控指令,TMD_SP为汽轮机开度目标值,TMD-TMD_SP为调门开度差值;函数f3(TMD-TMD_SP)为实现控制偏差的死区、限幅设置的分段线性插值函数。f3(TMD-TMD_SP)计算由表7所示函数点通过分段线性插值计算。
输入偏差判定模块,用于判断火电机组运行是否达到稳定状态,在火电机组运行达到稳定状态时,将所述调门开度控制偏差值判定为输入偏差。
输入偏差判定模块判断火电机组的运行状态,即判断火电机组运行是否达到稳定状态。当火电机组运行达到稳定状态时,此时调门开度控制偏差值与输入偏差相等,输入偏差判定模块将所述调门开度控制偏差值判定为输入偏差。
如果火电机组运行未达到稳定状态,输入偏差判定模块则将输入偏差置为0。
通过控制偏差值计算模块获取所述汽轮机主控指令与所述汽轮机调门开度目标值的调门开度差值,并根据所述调门开度差值利用预设插值模型计算获得调门开度控制偏差值;然后输入偏差判定模块判定输入偏差前判断火电机组是否达到稳定状态,在火电机组运行达到稳定状态时,才将所述调门开度控制偏差值判定为输入偏差,从而避免了在火电机组运行未稳定时主蒸汽压力设定输出值不断变化而造成锅炉的不必要扰动,保证了机组的安全和稳定性。
在一个实施例中上述输入偏差判定模块,可以包括以下子模块:
第二获取模块,用于获取当前采集时刻火电机组的主蒸汽压力目标值和实际主蒸汽压力;
第二获取模块采集并获取当前采集时刻火电机组的主蒸汽压力目标值和实际主蒸汽压力,并获取上一采集时刻主蒸汽压力设定输出值。
稳定状态判定模块,用于在所述主蒸汽压力设定值与所述主蒸汽压力目标值相等,且实际主蒸汽压力与上一采集时刻主蒸汽压力设定输出值的偏差绝对值小于预设门限值,且所述机组负荷指令保持稳定时,判定火电机组运行达到稳定状态。
在所述主蒸汽压力设定值与所述主蒸汽压力目标值相等,且实际主蒸汽压力与上一采集时刻主蒸汽压力设定输出值的偏差绝对值小于预设门限值,且所述机组负荷指令保持稳定时,则可说明火电机组运行达到了稳定状态,此时稳定状态判定模块判定火电机组运行达到稳定状态。
火电机组运行达到稳定状态需要同时满足以下三个条件:
条件1,主蒸汽压力设定值与主蒸汽压力目标值相等;在DCS组态回路中,可以使用DCS的偏差计算块、绝对值计算块、低限值报警块来实现,如下式所述:
|TPSP_IN-TPSP|≤0.01MPa,其中TPSP_IN为主蒸汽压力设定值,TPTG为主蒸汽压力目标值。
条件2,实际主蒸汽压力与上一采集时刻主蒸汽压力设定输出值的偏差绝对值小于预设门限值,本实施例中,所述门限值优选为0.15MPa,如下式所述:
|TP-TPSP_OUTn-1|≤0.15MPa,其中TP为实际主蒸汽压力,TPSP_OUTn-1为上一采集时刻主蒸汽设定输出值。
条件3,机组负荷指令保持稳定,用下式来表达:
|d(MWD)/dt|≤0.001MW。在DCS组态回路中,可以使用DCS的微分计算块、绝对值计算块、低限值报警块来实现,微分计算块的传递函数为KdS/(TdS+1),Kd为微分增益,取值为60;Td为微分时间常数,取值为60;S为普拉普拉斯算子。
通过第二获取模块获取当前采集时刻火电机组的主蒸汽压力目标值和实际主蒸汽压力,然后在所述主蒸汽压力设定值与所述主蒸汽压力目标值相等,且实际主蒸汽压力与上一采集时刻主蒸汽压力设定输出值的偏差绝对值小于预设门限值,且所述机组负荷指令保持稳定时,稳定状态判定模块判定火电机组运行达到稳定状态。实际主蒸汽压力容易采集,使得判断火电机组是否达到稳定状态的步骤更容易实现,更加准确地判断火电机组的运行状态。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。